Лекция «Мультимедиа технологии - Кафедра Теории и методики

Лекция «Мультимедиа технологии»
Новик С.А.
Определение и основные возможности технологии мультимедиа
Мультимедиа (multimedia) - это современная компьютерная информационная технология, позволяющая объединить в компьютерной системе
текст, звук, видеоизображение, графическое изображение и анимацию (мультипликацию). Мультимедиа-это сумма технологий, позволяющих компьютеру вводить, обрабатывать, хранить, передавать и отображать (выводить) такие типы данных, как текст, графика, анимация, оцифрованные неподвижные
изображения, видео, звук, речь.
Появление систем мультимедиа, безусловно, производит революционные изменения в таких областях, как образование, компьютерный тренинг, во
многих сферах профессиональной деятельности, науки, искусства, в компьютерных играх и т.д. резкий рывок в этом направлении, произошедший за последние несколько лет, обеспечен прежде всего развитием технических и системных средств. Это и прогресс в развитии ПЭВМ: резко возросшие объем
памяти, быстродействие, графические возможности, характеристики внешней памяти, и достижения в области видеотехники, лазерных дисков, а также
их массовое внедрение. Важную роль сыграла так же разработка методов
быстрого и эффективного сжатия /развертки данных.
Мультимедиa-технологии являются одним из наиболее перспективных и
популярных направлений информатики. Они имеют целью создание продукта, содержащего "коллекции изображений, текстов и данных, сопровождающихся звуком, видео, анимацией и другими визуальными эффектами, включающего интерактивный интерфейс и другие механизмы
управления".
Данное определение сформулировано в 1988 году крупнейшей Европейской Комиссией, занимающейся проблемами внедрения и использования
новых технологий.
Три основные принципа мультимедиа:
1. Представление информации с помощью комбинации множества воспринимаемых человеком сред (собственно термин происходит от англ.
multi - много, и media - среда);
2. Наличие нескольких сюжетных линий в содержании продукта (в том
числе и выстраиваемых самим пользователем на основе "свободного
поиска" в рамках предложенной в содержании продукта информации);
3. Художественный дизайн интерфейса и средств навигации.
1
Несомненным достоинством и особенностью технологии являются следующие возможности мультимедиа, которые активно используются в представлении информации:












возможность хранения большого объема самой разной информации на
одном носителе (до 20 томов авторского текста, около 2000 и более высококачественных изображений, 30-45 минут видеозаписи, до 7 часов
звука);
возможность увеличения (детализации) на экране изображения или его
наиболее интересных фрагментов, иногда в двадцатикратном увеличении (режим "лупа") при сохранении качества изображения. Это особенно важно для презентации произведений искусства и уникальных
исторических документов;
возможность сравнения изображения и обработки его разнообразными
программными средствами с научно- исследовательскими или познавательными целями;
возможность выделения в сопровождающем изображение текстовом
или другом визуальном материале "горячих слов (областей)", по которым осуществляется немедленное получение справочной или любой
другой пояснительной (в том числе визуальной) информации (технологии гипертекста и гипермедиа);
возможность осуществления непрерывного музыкального или любого
другого аудиосопровождения, соответствующего статичному или динамичному визуальному ряду;
возможность использования видеофрагментов из фильмов, видеозаписей и т.д., функции "стоп-кадра", покадрового "пролистывания" видеозаписи;
возможность включения в содержание диска баз данных, методик обработки образов, анимации (к примеру, сопровождение рассказа о композиции картины графической анимационной демонстрацией геометрических построений ее композиции) и т.д.;
возможность подключения к глобальной сети Internet;
возможность работы с различными приложениями (текстовыми, графическими и звуковыми редакторами, картографической информацией);
возможность создания собственных "галерей" (выборок) из представляемой в продукте информации (режим "карман" или "мои пометки");
возможность "запоминания пройденного пути" и создания "закладок"
на заинтересовавшей экранной "странице";
возможность автоматического просмотра всего содержания продукта
("слайд-шоу") или создания анимированного и озвученного "путеводителя-гида" по продукту ("говорящей и показывающей инструкции
пользователя"); включение в состав продукта игровых компонентов с
информационными составляющими;
2

возможность "свободной" навигации по информации и выхода в основное меню (укрупненное содержание), на полное оглавление или вовсе из программы в любой точке продукта.
Решаемые задачи
Решаемые задачи охватывают все области интеллектуальной деятельности: науку и технику, обpазование, культуpу, бизнес, а также пpименяются
в сpеде обслуживания пpи создании электpонных гидов с погpужением в pеальную сpеду. До конца 80-х годов мультимедиа-технология не получала
шиpокого pаспpостpанения у нас в стpане из-за отсутствия аппаpатной и
пpогpаммной поддеpжки. В начале 90-х годов в нашей стpане появились
сpавнительно недоpогие компьютеры и миф мультимедиа-технологий стал
pеальностью. Одной из основных сфеp пpименения систем мультимедиа является образование в широком смысле слова, включая и такие напpавления
как видеоэнциклопедии, интеpактивные путеводители, тpенажеpы, ситуационно-pолевые игpы и дp. Компьютеp немедленно становится унивеpсальным
обучающим или инфоpмационным инстpументом по пpактически любой
отpасли знания и человеческой деятельности - достаточно установить в него
носитель с соответствующим куpсом (или занести тpебуемые файлы на винчестеp).
Очень большие пеpспективы пеpед мультимедиа в медицине: базы знаний, методики опеpаций, каталоги лекаpств и т.п. В сфеpе бизнеса фиpма по
пpодаже недвижимости уже используют технологию мультимедиа для создания каталогов пpодаваемых домов - покупатель может увидеть на экpане дом
в pазных pакуpсах, совеpшить интеpактивную видеопpогулку по всем помещениям, ознакомиться с планами и чеpтежами. Технологические сультимедиа пользуется большим вниманием военных: так, Пентагон pеализует
пpогpамму пеpенесения на интеpактивные видеодиски всей технической,
эксплуатационной и учебной документации по всем системам вооpужений,
создания и массового использования тpенажеpов на основе таких дисков.
Весьма пеpспективными выглядят pаботы по внедpению элементов искусственного интеллекта в системе мультимедиа. Они обладают способностью "чувствовать" сpеду общения, адаптиpоваться к ней и оптимизиpовать
пpоцесс общения с пользователем; они подстpаиваются под читателей, анализиpуют кpуг их интеpесов, помнят вопpосы, вызывающие затpуднения, и
могут сами пpедложить дополнительную или pазъясняющую инфоpмацию.
Системы, понимающие естественный язык, pаспознаватели pечи еще более
pасшиpяют диапазон взаимодействия с компьютеpом.
Еще одна быстpо pазвивающаяся, совеpшенно уже фантастическая для
нас область пpименения компьютеpов, в котоpой важную pоль игpает технология мультимедиа - это системы виpтуальной, или альтеpнативной pеакаль3
ности. С помощью специального обоpудования вы можете "войти" в
сгенеpиpованный или смоделиpованный компьютеpом миp (а не заглянуть в
него чеpез плоское окошко дисплея), повеpнув голову, посмотpеть налево
или напpаво, пpойти дальше, пpотянув pуку впеpед - и увидеть ее в этом
виpтуальном миpе; можно даже взять какой либо виpтуальный пpедмет (почувствовав пpи этом его тяжесть) и пеpеставить в дpугое место; можно таким
обpазом стpоить, создавать этот миp изнутpи.
Типы данных мультимедиа-информации и средства их обработки
Мультимедиа-инфоpмация содеpжит не только тpадиционные статистические элементы: текст, гpафику, но и динамические: видео-, аудио- и
анимационные последовательности.
Неподвижные изображения.
Сюда входят вектоpная гpафика и pастpовые каpтинки; последние
включают изобpажения, полученные путем оцифpовки, а также созданные на
компьютеpе или закупленные в виде готовых банков изобpажений. Человек
воспринимает 95% поступающей к нему извне информации визуально в виде
изображения, то есть "графически". Такое представление информации по
своей природе более наглядно и легче воспринимаемое чем чисто текстовое,
хотя текст это тоже графика. Однако в силу относительно невысокой пропускной способности существующих каналов связи, прохождение графических файлов по ним требует значительного времени. Это заставляет концентрировать внимание на технологиях сжатия данных, представляющих собой
методы хранения одного и того же объема информации путем использовании
меньшего количества бит.
Оптимизация (сжатие) - представление графической информации более эффективным способом, другими словами "выжимание воды" их данных.
Требуется использовать преимущество трех обобщенных свойств графических данных: избыточности, предсказуемости и необязательности. Схема, которая использует избыточность, говорит: "здесь три идентичных желтых
пиксела", вместо "вот желтый пиксел, вот еще один желтый пиксел, вот следующий желтый пиксел". Кодирование, основанные на статистической модели, использует предсказуемость, предполагая более короткие коды для более
часто встречающихся значений пикселов. Наличие необязательных данных
предполагает использование схемы кодирование с потерями ("JPEG сжатие с
потерями"). Например, для случайного просмотра человеческим глазом не
требуется того же разрешения для цветовой информации в изображении, которая требуется для информации об интенсивности. Поэтому данные, представляющие высокое цветовое разрешение, могут быть исключены.
Но это мало интересная теория, а что касается практики, то предназначенную к публикации в сети Интернет графику необходимо предварительно
4
оптимизировать для уменьшения ее объема и как следствие трафика. Сетевая
графика представлена преимущественно двумя форматами файлов - GIF
(Graphics Interchange Format) и JPG (Joint Photographics Experts Group). Оба
этих формата являются компрессионными, то есть данные в них уже находятся в сжатом виде. Сжатие, тем не менее, представляет собой предмет выбора оптимального решения. Каждый из этих форматов имеет ряд настраиваемых параметров, позволяющих управлять соотношением качество-размер
файла, таким образом за счет сознательного снижения качества изображения,
зачастую практически не влияющего на восприятие, добиваться уменьшения
объема графического файла, иногда в значительной степени.GIF поддерживает 24-битный цвет, реализованный в виде палитры содержащей до 256 цветов. К особенностям этого формата следует отнести последовательность или
перекрытие множества изображений (анимация) и отображение с чередованием строк (Interlaced).
Алгоритм сжатия JPEG с потерями не очень хорошо обрабатывает
изображения с небольшим количеством цветов и резкими границами их перехода. Например нарисованную в обыкновенном графическом редакторе
картинку или текст. Для таких изображений более эффективным может оказаться их представление в GIF-формате. В то же время он незаменим при
подготовке к web-публикации фотографий. Этот метод может восстанавливать полноцветное изображение практически неотличимое от подлинника,
используя при этом очень мало информации для его хранения. Алгоритм
сжатия JPEG достаточно сложен, поэтому работает медленнее большинства
других. Кроме того к этому типу сжатия относится несколько близких по
своим свойствам JPEG технологий. Основным параметром присутствующим
у всех них является качество изображения (Q-параметр) измеряемое в процентах. Размер выходного JPG-файла находится в прямой зависимости от
этого параметра, т.е. при уменьшении "Q", уменьшается размер файла.
Видео и анимация
MPEG - это аббревиатура от Moving Picture Experts Group. Эта экспертная
группа работает под совместным руководством двух организаций - ISO (Организация по международным стандартам) и IEC (Международная электротехническая комиссия). Официальное название группы - ISO/IEC JTC1 SC29
WG11. Ее задача - разработка единых норм кодирования аудио- и видеосигналов. Стандарты MPEG используются в технологиях CD-i и CD-Video, являются частью стандарта DVD, активно применяются в цифровом радиовещании, в кабельном и спутниковом ТВ, Интернет-радио, мультимедийных
компьютерных продуктах, в коммуникациях по каналам ISDN и многих других электронных информационных системах. Часто аббревиатуру MPEG ис-
5
пользуют для ссылки на стандарты, разработанные этой группой. Мы рассмотрим следующие:
MPEG-2 предназначен для обработки видеоизображения соизмеримого по
качеству с телевизионным при пропускной способности системы передачи
данных в пределах от 3 до 15 Мбит/с, профессионалы используют и большие
потоки. аппаратуре используются потоки до 50 Мбит/с. На технологии, основанные на MPEG-2, переходят многие телеканалы, сигнал сжатый в соответствии с этим стандартом транслируется через телевизионные спутники, используется для архивации больших объёмов видеоматериала.
MPEG-4 - задает принципы работы с цифровым представлением медиаданных для трех областей: интерактивного мультимедиа (включая продукты,
распространяемые на оптических дисках и через Сеть), графических приложений (синтетического контента) и цифрового телевидения.
AVI - Во времена широкого распространения Windows 3.1x компанией
Microsoft был создан контейнер AVI для хранения синхронных аудио-видео
данных. AVI — это аббревиатура от Audio Video Interleave (чередование
аудио и видео). AVI является формат-контейнером, который может содержать видео/аудио данные, сжатые с использованием разных комбинаций кодеков. Так, если файлы MP3 и JPG получены с использованием только одного вида компрессии данных (MPEG Audio Layer 3 и JPEG), то AVI-файл может содержать различные виды компрессированных данных (например, DivX
для видео и MP3 для аудио). Все AVI файлы выглядят одинаково «снаружи»
(имеют расширение .AVI), но «внутри» они могут существенно отличаться
ЗВУК
MP3
В последнее время особую популярность получил формат Mp3. В его основу
положен кодек MPEG-1 Layer III который ориентируется на особенности челевеческого слухового восприятия, отраженного в "псевдоаккустической"
модели. Разработчики MPEG исходили из постулата, что далеко не вся информация, которая содержится в звуковом сигнале, является полезной и необходимой - большинство слушателей ее не воспринимают. Поэтому определенная часть данных может быть сочтена избыточной. Эта "лишняя" информация удаляется без особого вреда для субъективного восприятия. Приемлемая степень "очистки" определялась путем многократных экспертных прослушиваний. При этом стандарт позволяет в заданных пределах менять параметры кодирования - получать меньшую степень сжатия при лучшем качестве или, наоборот, идти на потери в восприятии ради более высокого коэффициента компрессии. Звуковой wav-файл, преобразованный в формат
6
MPEG-1 Layer III со скоростью потока (bitrate) в 128 Кбайт/сек, занимает в
10-12 раз меньше места.
WAV (WAVE) — формат файла-контейнера для хранения записи оцифрованного аудио-потока. Этот формат чаще всего используется в качестве оболочки для несжатого звука
AutoPlay Media Studio создание автозапуска для диска
Файл автозапуска, или, как его еще часто называют, авторан, во многом упрощает работу
с компакт-диском и другими носителями цифровой информации. Если компакт-диск содержит большое число файлов и папок, ориентироваться в нем непросто. Четкую организацию записанной информации и быстрый доступ к этим данным может обеспечить навигационная система меню файла автозапуска. Создать простейшую систему авторана на CD
совсем нетрудно. Для этого необходимо в любом текстовом редакторе (например, стандартном Notepad) создать файл с таким содержанием:
* [autorun] open = autorun.exe
* icon = autorun.ico
При этом имена файлов autorun.exe и autorun.ico могут быть любыми. Созданный файл
необходимо сохранить как autorun.inf и записать его с файлами autorun.exe и autorun.ico на
носитель. Исполнительный файл autorun.exe запустится системой, как только последует
обращение к носителю. А вот создать графическую оболочку для системы автозапуска задание не из легких, особенно для пользователей, которые не сильны в программировании. Именно для них компанией Indigo Rose Corporation и была создана мощная утилита
под названием AutoPlay Media Studio.
Мы будем создавать меню с автозапуском (autorun) для диска в программе AutoPlay Media
Studio. В этой программе есть много готовых шаблонов для навигации по диску. Вы можете создавать аудио-диски, диски-презентации, обучающие диски, инсталляционные
диски, диски для просмотра видео, слайд шоу и многое другое.
Все, на что способна Ваша фантазия, программа AutoPlay Media Studio способна реализовать. Мы рассмотрим основные моменты в работе с этой программой.
Предполагается, что нам необходимо создать автозапуск диска со своим дизайном без
применения готовых шаблонов. На диске будет 5-6 страниц. На первой будет описание
всех разделов диска, а на второй - один из разделов с кнопками для запуска материалов
диска (видео, фото, сайт, электронная книга, pdf-файл и т.п.) Таким образом, мы поймем,
как и по какому принципу создается навигация для диска в программе AutoPlay Media
Studio.
7